DE10251230B4 - Schwingungsfeste elektrochemische Zelle sowie Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

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Abstract

Elektrochemische Zelle (1) mit den Merkmalen:
– ein becherförmiges Gehäuse (5) ist vorhanden, in dem
– ein Elektrodenstapel (10) untergebracht ist,
– wobei zumindest eine Einbuchtung (15) in dem becherförmigen Gehäuse vorgesehen ist, die den Elektrodenstapel (10) im Gehäuse (5) fixiert, und
– ein flächiger Kontaktbereich (20) zwischen der Einbuchtung und dem Elektrodenstapel ausgebildet ist
– am Rand der Einbuchtung Bereiche (15A) vorhanden sind, die tiefer in das Gehäuseinnere eingebuchtet sind, als der Rest der Einbuchtung.

Description

  • Viele elektrochemische Zellen, beispielsweise Kondensatoren, Batterien oder Akkumulatoren weisen ein becherförmiges Gehäuse auf, in dem ein Elektrodenstapel untergebracht ist. Der Elektrodenstapel besteht in der Regel aus flächig ausgeformten positiven und negativen Elektroden, die beispielsweise durch eine Separatorschicht voneinander getrennt sein können. Die Elektroden stehen dabei in Kontakt mit einem Elektrolyten. Bei Elektrolytkondensatoren, beispielsweise Aluminium-Elektrolytkondensatoren bestehen die Elektroden häufig aus einer Aluminiumkathodenfolie und einer Anodenfolie aus Aluminium, die eine dielektrisch wirkende Oxidschicht aufweist. Zwischen den Folien befindet sich ein Abstandshalter, beispielsweise eine ein- oder mehrlagige Schicht aus Papier, die mit einer Elektrolytlösung imprägniert ist. Die Anordnung liegt üblicherweise in Form eines um einen Dorn herum aufgebrachten Wickels vor, der in das becherförmige Gehäuse eingebracht wird. Ein Deckel, an dem elektrische Anschlüsse angeordnet sind, schließt dabei das becherförmige Gehäuse häufig nach oben hin ab. Dabei können vor allen Dingen bei Elektrolytkondensatoren die Anschlüsse elektrisch leitend mit dem Kondensatorwickel verbunden sein.
  • Die genannten elektrochemischen Zellen werden häufig in Automotivanwendungen, zum Beispiel bei Automobilen eingesetzt. Dort sind diese Zellen sehr starken mechanischen Schwingungen ausgesetzt. Bei sehr hohen Schwingbelastungen kann dabei der Elektrodenstapel auch Relativbewegungen zum becherförmigen Gehäuse durchführen. Dabei ist es möglich, daß die Elektroden des Elektrodenstapels geschädigt werden oder daß sich die elektrischen Anschlüsse zwischen dem Elektrodenstapel und dem außen am Gehäuse angebrachten elektrischen Anschlüssen lösen oder beschädigt werden.
  • Aus der Offenlegungsschrift DE 199 29 598 A1 ist ein Elektrolytkondensator mit hoher Schwingbelastbarkeit bekannt. Dieser weist Verbindungsstreifen zwischen dem Kondensatorwickel und den beiden elektrischen Anschlüssen auf, wobei die Verbindungsstreifen einen Großteil der Kräfte aufnehmen, die bei einer Schwingung des gesamten Kondensators auf dem Kondensatorwickel lasten. Zusätzlich kann der Kondensatorwickel im Gehäuse dadurch weiter fixiert werden, daß sogenannte Mittelsicken mit sich ins Gehäuseinnere verjüngendem Querschnitt angebracht werden, die den Kondensatorwickel kontaktierten. Diese Mittelsicken weisen allerdings einen linienförmigen Kontaktbereich zum Kondensatorwickel auf. Derartige Sicken ermöglichen nur eine ungenügende Fixierung, so daß die oben genannten Verbindungsstreifen notwendig sind.
  • Aus DE 7230947 U ist ein elektrischer Kondensator bekannt, bei dem das Kondensatorgehäuse mit flächenförmigen, bis zum Kondensatorwickel reichenden Einbuchtungen versehen ist.
  • Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine besonders einfach herzustellende, schwingungsfeste elektrochemische Zelle sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung anzugeben, das die oben genannten Nachteile vermeidet.
  • Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch eine elektrochemische Zelle nach Anspruch 1 erreicht. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Zelle sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung sind Gegenstand weiterer Ansprüche.
  • Eine erfindungsgemäße elektrochemische Zelle zeichnet sich dadurch aus, daß ein becherförmiges Gehäuse vorhanden ist, in dem ein Elektrodenstapel untergebracht ist, wobei zumindest eine Einbuchtung in dem becherförmigen Gehäuse vorgesehen ist, die den Elektrodenstapel im Gehäuse fixiert. Ein zweidimensionaler, flächiger Kontaktbereich zwischen der Einbuchtung und dem Elektrodenstapel ist dabei ausgebildet.
  • Aufgrund eines erfindungsgemäßen, flächigen Kontaktbereichs zwischen der Einbuchtung und dem Elektrodenstapel gibt es eine besonders große Kontaktfläche, die besonders gut und zuverlässig den Elektrodenstapel im Gehäuse fixieren kann. Herkömmliche Einbuchtungen in Gehäusen von elektrochemischen Zellen weisen einen, sich ins Innere des Gehäuses verjüngenden, beispielsweise abgerundeten Querschnitt auf, der nur einen linienhaften Berührungsbereich zwischen der Einbuchtung und dem Elektrodenstapel erlaubt. Aufgrund dessen sind Gehäuse mit herkömmlichen Einbuchtungen nicht in der Lage, einen Elektrodenstapel bei hohen Schwingbelastungen zuverlässig zu fixieren.
  • Ein weiterer Vorteil einer erfindungsgemäßen elektrochemischen Zelle besteht darin, daß aufgrund der großen Kontaktfläche zwischen dem Gehäuse und dem Elektrodenstapel eine bessere thermische Kontaktierung möglich ist. Häufig entsteht im Elektrodenstapel, beispielsweise bei Kondensatoren im Kondensatorwickel, durch Wechselstrombelastung eine Wärme, die aufgrund der besonders großen Kontaktfläche zum Gehäuse besser auf das Gehäuse und von dort zur Umgebung abgeleitet werden kann.
  • Die zumindest eine Einbuchtung ist vorteilhafterweise in den Seitenwänden des becherförmigen Gehäuses ausgeformt.
  • Vorteilhafterweise sind am Rand der Einbuchtung Bereiche vorhanden, die tiefer ins Gehäuseinnere eingebuchtet sind als der Rest der Einbuchtung. Die hat den Vorteil, daß der Druck auf den Elektrodenstapel gleichmäßiger verteilt ist und der Elektrodenstapel dementsprechend nicht so stark gequetscht wird.
  • Von Vorteil ist es, wenn wenigstens drei tiefer eingebuchtete Bereiche in der Einbuchtung vorhanden sind. Drei tiefer eingebuchtete Bereiche können dabei besonders einfach die Begrenzungspunkte für einen Bereich darstellen, in dem sich ei ne flächig ausgeformte erfindungsgemäße Einbuchtung in einem Gehäuse realisieren läßt.
  • Um eine besonders gute Fixierung des Elektrodenstapels im Gehäuse sicherzustellen erstreckt sich die Einbuchtung im Gehäuse günstigerweise über einen Großteil der Höhe des Elektrodenstapels.
  • Weiterhin ist es möglich, daß mehrere Einbuchtungen im Gehäuse der elektrochemischen Zelle vorhanden sind, die entweder im unteren oder im oberen Bereich des Elektrodenstapels im Gehäuse ausgebildet sind. Durch die Fixierung mittels der Einbuchtungen abwechselnd im oberen und unteren Bereich des Elektrodenstapels läßt sich ebenfalls eine besonders zuverlässige Fixierung dieses Elektrodenstapels erreichen.
  • Der Elektrodenstapel kann dabei zumindest zwei Elektrodenschichten umfassen, die durch eine Separatorschicht voneinander getrennt sind. Ist die elektrochemische Zelle als Aluminium-Elektrolytkondensator ausgebildet, so kann der Elektrodenstapel ein Kondensatorwickel sein, der als Elektroden zwei Aluminiumfolien umfaßt, die durch einen Separator voneinander getrennt sind und die im Kontakt mit einem Elektrolyten stehen. Die Anodenfolie kann dabei ein dielektrisch wirkendes Oxid, z.B. Aluminiumoxid, aufweisen. Die Separatorschicht kann beispielsweise aus einer oder mehreren Lagen Papier bestehen, das mit einem Elektrolyten getränkt sind.
  • Ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen elektrochemischen Zelle umfaßt dabei folgende Verfahrensschritte:
    In einem ersten Verfahrensschritt A) wird in ein becherförmiges Gehäuse ein Elektrodenstapel eingesetzt. Danach wird in einem Verfahrensschritt B) mittels eines Prägestempels, an dessen Stempelkopf mindestens drei Kontaktpunkte zur punktförmigen Kontaktierung des Gehäuses vorhanden sind, eine Ein buchtung mit einem flächigen Kontaktbereich zum Elektrodenstapel ausgeformt und der Elektrodenstapel dabei fixiert.
  • Mindestens drei Kontaktpunkte sind nötig, um die Eckpunkte eines flächig ausgebildeten Bereiches zu definieren, in dem eine Einbuchtung im Gehäuse ausgeformt ist.
  • Vorteilhafterweise wird im Verfahrensschritt B) ein Prägestempel verwendet, dessen Stempelkopf so ausgeformt ist, daß er während der Erzeugung der Einbuchtung nur punkt- und linienförmige Kontaktbereiche zum Gehäuse aufbaut. Diese Art von Prägestempel erlaubt besonders gut das Erzeugen von Einbuchtungen mit einem 2-dimensionalen, flächigen Kontaktbereich zum Elektrodenstapel in becherförmigen Gehäusen. Zu Beginn des Prägevorgangs kontaktiert dabei der Stempelkopf nur über die mindestens drei Kontaktpunkte das Gehäuse. Mit zunehmendem Eindringen des Stempelkopfs in das Gehäuse kommt es dabei auch zu einem Kontakt des Gehäuses mit den zwischen den Kontaktpunkten verlaufenden Kanten des Stempelkopfs. Die Kontaktbereiche zwischen den Kanten des Stempelkopfs und dem Gehäuse sind dabei linienförmig. Mit dieser besonderen Ausformung des Stempelkopfs lassen sich besonders gut die herkömmlichen Ausbuchtungen mit abgerundetem Querschnitt verhindern, die mit herkömmlichen Prägestempeln erzeugt werden können (siehe beispielsweise 2).
  • Vorteilhafterweise wird im Verfahrensschritt B) ein Prägestempel verwendet, bei dem die Oberfläche des Stempelkopfes konkav gewölbt ist und bei dem die zwischen den Kontaktpunkten verlaufenden Kanten des Stempelkopfes so gekrümmt sind, daß sie mit zunehmendem Abstand von den Kontaktpunkten einen zunehmenden Abstand vom Gehäuse aufweisen, wobei die Kanten jeweils etwa in der Mitte zwischen den Kontaktpunkten den größten Abstand zum Gehäuse aufweisen. Ein derartig ausgeformter Stempelkopf ermöglicht besonders gut die Ausbildung von punkt- und linienförmigen Kontaktbereichen zum becherförmigen Gehäuse (siehe beispielsweise 3 und 4B). Wie bereits oben genannt gibt es dabei zu Beginn des Prägevorgangs nur punktförmige Kontaktbereiche zwischen den Kontaktpunkten des Stempelkopfes und dem becherförmigen Gehäuse. Mit zunehmendem Eindringen des Stempelkopfes in das Gehäuse während des Prägevorgangs werden dabei auch linienförmige Kontaktbereiche zu den derart gekrümmten Kanten zwischen den Kontaktpunkten ausgebildet. Dadurch lassen sich besonders günstig in Abhängigkeit von dem Abstand der Kontaktpunkte zueinander, ihrer Höhe sowie der Dicke des becherförmigen Gehäuses am Ende des Prägevorgangs Einbuchtungen mit flächigen Kontaktbereichen zum Elektrodenstapel verwirklichen (siehe beispielsweise 6A bis 6D).
  • Aufgrund der linienförmigen Kontaktbereiche zwischen den Kanten des Stempelkopfes und dem Gehäuse lassen sich besonders vorteilhaft auch langgezogene Einbuchtungen der erfindungsgemäßen Art mit diesen Prägestempeln verwirklichen. In diesem Fällen werden die langen Seiten der Einbuchtungen besonders einfach und zuverlässig durch die linienförmigen Kontaktbereiche erzeugt (siehe z.B. 6A bis 6D).
  • Einbuchtungen mit kleineren Flächen lassen sich auch durch Prägestempel erzeugen, die während des gesamten Prägevorgangs nur punktförmige Kontaktbereiche zum Gehäuse aufbauen (siehe z.B. 4A und 5A b bis 5E).
  • Als Prägestempel lassen sich beispielsweise Stempel mit einem vieleckigen, polygonen Querschnitt verwenden, wobei die Kontaktpunkte die als Erhebungen aus der Oberfläche des Stempelkopfes hervortreten, die Ecken des Polygons darstellen. Unter polygonem Querschnitt wird hier die Projektion der Aufsicht auf den Stempelkopf auf eine Ebene verstanden.
  • Der polygone Querschnitt des Prägestempels kann beispielsweise rechteckig sein, wobei dann jeweils an den vier Ecken des Stempelkopfes ein Kontaktpunkt vorhanden ist.
  • Weiterhin ist es möglich, daß im Verfahrensschritt B) eine Einbuchtung so ausgeformt wird, daß Bereiche am Rand der Einbuchtung vorhanden sind, die tiefer eingebuchtet sind als der Rest der Einbuchtung. Diese Bereiche, die tiefer eingebuchtet sind, stellen dabei diejenigen Bereiche des Gehäuses dar, die zu Beginn des Prägevorgangs (Erzeugung der Einbuchtung) in Kontakt mit den Kontaktpunkten des Stempelkopfes standen. Derartige Einbuchtungen weisen dabei häufig nicht eine Oberfläche mit planarem Querschnitt auf, sondern haben eine Oberfläche, die in den nicht zu den Rändern gehörigen Bereichen leicht konvex nach außen gewölbt ist (siehe beispielsweise 9). Derartige Einbuchtungen können besonders gut den Druck auf den Elektrodenstapel gleichmäßig verteilen und gleichzeitig den Elektrodenstapel besonders sicher und vorteilhaft im Gehäuse fixieren.
  • Das Material des Gehäuses besteht günstigerweise aus einem duktilen Material, in das mittels der oben genannten Stempel besonders leicht die gewünschten Einbuchtungen erzeugt werden können. Besonders vorteilhaft verwendet man dabei Metalle, beispielsweise Aluminium, als Material für das becherförmige Gehäuse.
  • Im folgenden soll die erfindungsgemäße elektrochemische Zelle sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung anhand von Ausführungsbeispielen und Figuren noch näher erläutert werden.
  • Die 1A zeigt eine herkömmliche Einbuchtung.
  • Die 1B zeigt eine erfindungsgemäße Einbuchtung.
  • Die 2 zeigt die Erzeugung einer herkömmlichen Einbuchtung mittels eines herkömmlichen Prägestempels.
  • Die 3 zeigt einen Prägestempel mit einem speziell ausgeformten Stempelkopf oberhalb eines becherförmigen Gehäuses zur Erzeugung der erfindungsgemäßen Einbuchtungen.
  • Die 4A und 4B zeigen verschiedene Ausführungen von Prägestempeln mit speziell geformten Stempelköpfen zur Erzeugung der erfindungsgemäßen Einbuchtungen.
  • Die 5A bis 5E zeigen in der Aufsicht und im Querschnitt den Verlauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erzeugung einer Einbuchtung.
  • Die 6A bis 6D zeigen in der Aufsicht und im Querschnitt eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erzeugung einer Einbuchtung.
  • Die 7 bis 9 zeigen verschiedene Varianten von erfindungsgemäßen Kondensatoren mit den Einbuchtungen im Querschnitt und in der Seitenansicht.
  • 1A zeigt im Querschnitt eine herkömmliche Einbuchtung 14 mit einem sich ins Gehäuseinnere verjüngenden Querschnitt. Die Einbuchtung 14 ist im Gehäuse 5 ausgeformt, wobei nur ein Punkt beziehungsweise linienförmiger Kontaktbereich 16 bei langgezogenen Einbuchtungen zum Elektrodenstapel 10 ausgebildet werden kann. Aus diesem Grunde kann mittels einer herkömmlichen Einbuchtung der Elektrodenstapel nur ungenügend im Gehäuse fixiert werden.
  • 1B zeigt eine erfindungsgemäße Einbuchtung 15 in der Wandung eine s. Gehäuses 5 im Querschnitt, wobei ein zweidimensionaler flächiger Kontaktbereich 20 zu einem Elektrodenstapel 10 ausgebildet wird. Aufgrund der großen Kontaktfläche läßt sich eine besonders gute Fixierung des Elektrodenstapels mittels dieser Einbuchtungen realisieren.
  • 2 zeigt im Querschnitt die Erzeugung einer herkömmlichen Einbuchtung 14 mittels eines herkömmlichen Stempels 34, dessen Stempelkopf eine planare Oberfläche aufweist. Aufgrund einer flächig ausgebildeten Kontaktfläche zwischen dem Stem pelkopf und dem Gehäuse 5 kommt es zu einer V- bzw. U-förmigen Einbuchtung. Dementsprechend kann auch nur eine maximal linienförmige Kontaktlinie zu dem Elektrodenstapel aufgebaut werden.
  • 3 zeigt in perspektivischer Ansicht einen Stempel 30 zur Erzeugung von erfindungsgemäßen Einbuchtungen in der Mantelfläche eines langgestreckten becherförmigen Gehäuses 5. Der Stempel weist in diesem Fall einen rechteckigen Querschnitt auf, wobei an den Ecken des Querschnitts hervortretende Kontaktpunkte 40 zu sehen sind. Zwischen benachbarten Kontaktpunkten verlaufen jeweils die Kanten 41, die so gekrümmt sind, daß die Kanten mit zunehmendem Abstand von den Kontaktpunkten 40 einen zunehmenden Abstand vom Gehäuse aufweisen, wobei die Kanten jeweils etwa in der Mitte zwischen den Kontaktpunkten den größten Abstand zum Gehäuse aufweisen, so daß ein gekrümmter Kantenverlauf resultiert. Die Oberfläche des Stempelkopfes ist dabei konkav nach innen gewölbt, wobei die Mitte des Stempelkopfes den größten Abstand zum becherförmigen Gehäuse aufweist.
  • Ein Prägestempel mit einem derartigen Stempelkopf weist dabei zu Beginn des Prägevorgangs nur vier punktförmige Kontaktbereiche mit dem becherförmigen Gehäuse 5 auf. Diese Kontaktbereiche kommen durch Berührung des Gehäuses durch die Kontaktpunkte 40 zustande. Mit zunehmendem Eindringen des Stempelkopfes in das becherförmige Gehäuse, das bereits den Elektrodenstapel enthält, können dann auch linienförmige Kontaktbereiche des Stempels zum Gehäuse über die gewölbten Kanten 41 des Prägestempels zustande kommen (siehe beispielsweise die 6A bis 6D).
  • Die 4A zeigt ein Beispiel eines Prägestempels 30 mit einem Stempelkopf zur Erzeugung erfindungsgemäßer Einbuchtungen in perspektivischer Ansicht. Zu sehen ist ein Prägestempel mit einem dreieckigen Querschnitt, wobei jeweils die Ecken des Dreiecks stiftförmige Kontaktpunkte 40 aufweisen. Die Oberfläche des Stempelkopfes 35 ist dabei planar. Ein derartiger Prägestempel kann zur Erzeugung von kleineren Einbuchtungen, die nicht besonders langgezogen sind, verwendet werden, wobei während des gesamten Prägevorgangs nur punktförmige Kontaktbereiche zum Gehäuse ausgebildet werden (siehe die 5A bis 5E).
  • Die 4B zeigt in perspektivischer Ansicht einen Prägestempel 30, dessen Stempelkopf-Oberfläche 35 konkav nach innen gewölbt ist. Gleichzeitig sind vier Eckpunkte definiert, an denen vier hervortretende Kontaktpunkte 40 vorhanden sind. Die Kanten 41 zwischen benachbarten Kontaktpunkten sind dabei so gekrümmt, daß sie mit zunehmendem Abstand vom Kontaktpunkt einen größeren Abstand vom Gehäuse aufweisen. Ein derartiger Prägestempel weist zu Beginn des Prägevorgangs nur vier punktförmige Kontaktbereiche zu dem becherförmigen Gehäuse über die Kontaktpunkte 40 auf. Im Verlauf des Prägevorgangs werden dabei auch linienförmige Kontaktbereiche zwischen den Kanten 41 des Stempelkopfes und dem becherförmigen Gehäuse aufgebaut. Mittels eines derartigen Prägestempels lassen sich besonders einfach auch langgezogene Einbuchtungen mit flächigen Kontaktbereichen zum Elektrodenstapel realisieren (siehe z.B. 7).
  • 5A bis 5E zeigen den Verlauf einer Erzeugung einer erfindungsgemäßen Einbuchtung mittels eines Prägestempels, der während des gesamten Prägeverlaufs nur vier punktförmige Kontaktbereiche zum becherförmigen Gehäuse ausbildet. Auf der linken Seite der jeweiligen Figuren sind die Einbuchtungen 50 im Gehäuse als Höhenlinien in der Aufsicht gezeigt. Auf der rechten Seite der jeweiligen Figuren sind die Querschnitte durch die auf der linken Seite mit A gekennzeichneten Bereiche gezeigt.
  • 5A zeigt dabei den Prägevorgang unmittelbar nach Beginn der Prägung. Dabei haben sich vier punktförmige Einbuchtungen 50 im Gehäuse gebildet. In der rechten Querschnittszeichnung ist mit 55 die Richtung des Prägevorgangs angedeutet, wobei mit den Pfeilen 56 die Spannkräfte des Materials des becherförmigen Gehäuses 5 angedeutet sind, die dem Prägevorgang entgegen wirken. Zu Beginn des Prägevorgangs sind dabei noch relativ große Spannkräfte 56 im becherförmigen Gehäuse vorhanden.
  • 5B zeigt die Situation nach einem weiteren Eindringen des Stempelkopfes in das becherförmige Gehäuse. Die Einbuchtungen 50 haben sich dabei wie die Höhenlinien andeuten, vergrößert.
  • 5C zeigt die Höhenlinien nach einem weiteren Eindringen des Stempelkopfes. Zu sehen ist, daß die bisher vier vorhandenen einzelnen Einbuchtungen 50 sich mittlerweile zu einer einzigen großen Einbuchtung 51 vereinigt haben. Dies ist darauf zurückzuführen, daß wie im Querschnitt gezeigt, die dem Prägevorgang entgegenwirkenden Spannkräfte des Materials des Gehäuses 5 mit dem fortschreitenden Eindringen des Stempelkopfes zunehmend schwächer werden, so daß auch die zwischen den punktförmigen Einbuchtungen 50 befindlichen Bereiche des Gehäuses eingebuchtet werden (schwächere Spannkräfte schematisch durch kleinere Pfeile 56 angedeutet). Die ursprünglichen Einbuchtungen 50 stellen jetzt nur noch die Eckpunkte dar, die die Fläche der großen Einbuchtung 51 aufspannen.
  • Die 5D und 5E zeigen den weiteren Verlauf des Prägevorgangs, wobei die dem Prägevorgang entgegenwirkenden Spannkräfte des becherförmigen Gehäuses zunehmend schwächer werden (kleinere Pfeile 56A in 5D, beziehungsweise keine Pfeile mehr in 5E). Dabei wird zunehmend eine Einbuchtung ausgebildet, deren de Kondensatorwickel kontaktierende Fläche 18 zunehmend flächig wird. In 5D (rechts) sind die Positionen der ursprünglichen Kontaktierungspunkte 50 immer noch an den tiefer eingebuchteten Bereichen 15A zu erkennen.
  • Die 6A bis 6D zeigen die Ausbildung einer langgestreckten Ausbuchtung, wobei während des Prägevorgangs nicht nur punktförmige, sondern auch linienförmige Kontaktbereiche zwischen den Stempelkopf und dem Gehäuse ausgebildet werden. Dazu kann beispielsweise der in 4B gezeigte Stempel verwendet werden. 6A zeigt auf der linken Seite wieder die Aufsicht auf die Einbuchtungen in Form von Höhenlinien, wobei auf der rechten Seite der jeweilige Querschnitt durch den auf dem linken Bild mit A bezeichneten Bereich gezeigt ist. Zu Beginn des Prägevorgangs (6A) gibt es vier punktförmige Einbuchtungen 50, die z.B. durch ein Eindringen der Kontaktpunkte 40 des in 4B gezeigten Stempels in das Gehäuse zustande kommen. Mit zunehmendem Eindringen des Stempelkopfes in das Gehäuse kommt es dabei auch zu linienförmigen Kontakten zwischen den Kanten 41 des Stempelkopfes und dem Gehäuse.
  • 6B zeigt dabei Einbuchtungen 50, deren Aufsicht einem L bzw. einem auf den Kopf gestellten L ähnelt. Dabei gibt es nach wie vor Spannkräfte 56 des Materials des Gehäuses 5, die der Prägerichtung 55 entgegenwirken. Diese Form der Einbuchtungen 50 kommt durch die linienförmigen Kontaktbereiche zu den Kanten 41 des Prägestempels zustande.
  • Wie in den 6C und 6D gezeigt, werden diese Spannkräfte mit zunehmendem Eindringen des Stempelkopfes in das Gehäuse kleiner (kleinere Pfeile 56 in 6C beziehungsweise keine Pfeile mehr in 6D), so daß die L-förmigen Einbuchtungen zu einer einzigen großen Einbuchtung 15 zusammenfallen (siehe 6D). Die ursprünglichen Einbuchtungen 50 stellen jetzt die Eckpunkte der großen Einbuchtung 15 dar.
  • Die 7 zeigt einen erfindungsgemäßen Kondensator mit elektrischen Anschlüssen 60 und 70 in der Seitenansicht und im Querschnitt. Dabei sind erfindungsgemäße Einbuchtungen 15 ausgeformt, die eine flächig ausgeformte Kontaktfläche 20 zum Kondensatorwickel 10 aufweisen. Dabei können mehrere Einbuch tungen 15 vorhanden sein, die in diesem Fall besonders langgezogen sind und sich über einen Großteil der Ausdehnungsrichtung des Kondensatorwickels 10 erstrecken, so daß eine besonders gute Fixierung erfolgt.
  • 8 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kondensators, wobei jeweils im unteren als auch oberen Bereichen des Kondensatorwickels 10 die Einbuchtungen 15 erzeugt sind, so daß auch in diesem Fall über die gesamte Länge des Kondensatorwickels eine besonders gute Fixierung resultiert.
  • 9 zeigt eine weitere Ausführung eines erfindungsgemäßen Kondensators im Querschnitt. Zu sehen ist, daß die erfindungsgemäßen Einbuchtungen 15 im Gehäuse 5 am Rand Bereiche 15A aufweisen, die tiefer eingebuchtet sind als der Rest der Einbuchtung 15. Dies läßt sich beispielsweise dadurch realisieren, daß der Stempelkopf nicht ganz so tief in das becherförmige Gehäuse eindringt, so daß die ursprünglichen Kontaktpunkte noch zu erkennen sind (siehe beispielsweise Querschnitt in 5D). Dabei sind nicht zum Rand gehöhrende Bereiche dieser Einbuchtungen nach außen gewölbt, so daß sich der Druck auf dem Kondensatorwickel besonders gleichmäßig verteilt und der Wickel dabei nicht so stark gequetscht wird.
  • Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die hier dargestellten Ausführungsbeispiele und beispielhaften Herstellungsverfahren. Variationen sind vor allem bezüglich der Ausformung der Einbuchtungen möglich.

Claims (15)

  1. Elektrochemische Zelle (1) mit den Merkmalen: – ein becherförmiges Gehäuse (5) ist vorhanden, in dem – ein Elektrodenstapel (10) untergebracht ist, – wobei zumindest eine Einbuchtung (15) in dem becherförmigen Gehäuse vorgesehen ist, die den Elektrodenstapel (10) im Gehäuse (5) fixiert, und – ein flächiger Kontaktbereich (20) zwischen der Einbuchtung und dem Elektrodenstapel ausgebildet ist – am Rand der Einbuchtung Bereiche (15A) vorhanden sind, die tiefer in das Gehäuseinnere eingebuchtet sind, als der Rest der Einbuchtung.
  2. Zelle nach dem vorhergehenden Anspruch, – bei der die Einbuchtung in den Seitenwänden des Gehäuses ausgeformt ist.
  3. Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – bei der wenigstens drei tiefer eingebuchtete Bereiche (15A) in der Einbuchtung (15) vorhanden sind.
  4. Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – bei der sich die Einbuchtung (15) im Gehäuse (5) über einen Großteil der Höhe des Elektrodenstapels (10) erstreckt.
  5. Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – bei der mehrere Einbuchtungen (15) vorhanden sind, die im oberen und unteren Bereich des Elektrodenstapels im Gehäuse (5) ausgebildet sind.
  6. Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – bei der der Elektrodenstapel zumindest zwei Elektrodenschichten umfaßt, die durch eine Separatorschicht voneinander getrennt sind.
  7. Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ausgebildet als Aluminium-Elektrolytkondensator, – bei der der Elektrodenstapel ein Kondensatorwickel ist, der als Elektroden zwei Aluminiumfolien umfaßt, die durch einen Separator voneinander getrennt sind und in Kontakt mit einem Elektrolyten stehen.
  8. Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit den Verfahrensschritten: A) ein Elektrodenstapel (10) wird in ein becherförmiges Gehäuse (5) eingesetzt, B) mittels eines Prägestempels (30), an dessen Stempelkopf (35) mindestens drei Kontaktpunkte (40) vorhanden sind, wird das Gehäuse (5) zunächst punktförmig über die Kontaktpunkte kontaktiert, dann wird durch Einprägung eine Einbuchtung (15) mit einem flächigen Kontaktbereich (20) zum Elektrodenstapel (10) ausgeformt und der Elektrodenstapel dadurch fixiert.
  9. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, – bei dem im Verfahrensschritt B) ein Prägestempel (30) verwendet wird, dessen Stempelkopf so ausgeformt ist, daß er während der Erzeugung der Einbuchtung nur punkt- und linienförmige Kontaktbereiche zum Gehäuse aufbaut.
  10. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, – bei dem ein Prägestempel verwendet wird, bei dem die Oberfläche des Stempelkopfes konkav gewölbt ist und bei dem die zwischen den Kontaktpunkten verlaufenden Kanten des Stempelkopfes so gekrümmt sind, daß die Kanten mit zunehmenden Abstand von den Kontaktpunkten einen zunehmenden Abstand vom Gehäuse aufwiesen, wobei die Kanten jeweils etwa in der Mitte zwischen den Kontaktpunkten den größten Abstand zum Gehäuse aufweisen.
  11. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, – bei dem ein Prägestempel verwendet wird, der einen polygonen Querschnitt aufweist, wobei die Kontaktpunkte an den Ecken des Polygons ausgebildet sind.
  12. Verfahren nach einer der Ansprüche 10 oder 11, – bei dem im Verfahrensschritt B) ein Prägestempel (30) verwendet wird, der einen rechteckigen Querschnitt aufweist, wobei an den vier Ecken des Stempelkopfs jeweils ein Kontaktpunkt (40) ausgebildet ist.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, – bei dem im Verfahrensschritt B) eine Einbuchtung so ausgeformt wird, daß Bereiche (15A) am Rand der Einbuchtung vorhanden sind, die tiefer eingebuchtet sind als der Rest der Einbuchtung.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, – bei dem ein Gehäuse aus einem duktilen Material verwendet wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, – bei dem ein Gehäuse aus Metall verwendet wird.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010050040A1 (de) 2010-10-29 2012-05-03 Li-Tec Battery Gmbh Anordnung eines Elektrodenstapels einer elektrochemischen Energiespeichereinrichtung

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004059446A1 (de) * 2004-12-09 2006-06-22 Epcos Ag Gehäuse für elektrochemische Zellen, Stempelvorrichtung und Verfahren zur Herstellung des Gehäuses
DE102004063559B4 (de) * 2004-12-30 2007-10-11 Epcos Ag Elektrochemische Zelle mit einer guten Wärmeableitung

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1925508A1 (de) * 1968-05-21 1969-11-27 Gen Electric Elektrolytkondensatorgehaeuse
US4546415A (en) * 1981-12-10 1985-10-08 North American Philips Corporation Heat dissipation aluminum electrolytic capacitor
US4987518A (en) * 1988-04-11 1991-01-22 Sprague Electric Company Metal-cased electrolytic capacitor
DE19929598A1 (de) * 1999-06-28 2001-01-11 Epcos Ag Elektrolyt-Kondensator mit hoher Schwingbelastbarkeit
DE10016866C2 (de) * 2000-04-05 2002-03-14 Epcos Ag Ethylenglykolmischung, Al-Elektrolyt-Kondensator mit der Ethylenglykolmischung und Verwendung der Ethylenglykolmischung

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US89879A (en) * 1869-05-11 Improvement in veil-holders
DE7230947U (de) 1971-08-30 1973-05-03 Isec Elektrischer Kondensator
KR100366551B1 (ko) * 1994-09-29 2003-03-12 닛뽄 케미콘 가부시끼가이샤 전해콘덴서
JPH1022177A (ja) 1996-07-05 1998-01-23 Hitachi Aic Inc ケース入りコンデンサ
DE19646676C1 (de) * 1996-11-12 1998-04-23 Siemens Ag Piezoaktor mit neuartiger Kontaktierung und Herstellverfahren
JP2000315632A (ja) * 1999-03-02 2000-11-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd コンデンサ
FI20000556A0 (fi) * 2000-03-10 2000-03-10 Vaasa Control Oy Kondensaattorin kiinnitys- ja suojajärjestely

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1925508A1 (de) * 1968-05-21 1969-11-27 Gen Electric Elektrolytkondensatorgehaeuse
US4546415A (en) * 1981-12-10 1985-10-08 North American Philips Corporation Heat dissipation aluminum electrolytic capacitor
US4987518A (en) * 1988-04-11 1991-01-22 Sprague Electric Company Metal-cased electrolytic capacitor
DE19929598A1 (de) * 1999-06-28 2001-01-11 Epcos Ag Elektrolyt-Kondensator mit hoher Schwingbelastbarkeit
DE10016866C2 (de) * 2000-04-05 2002-03-14 Epcos Ag Ethylenglykolmischung, Al-Elektrolyt-Kondensator mit der Ethylenglykolmischung und Verwendung der Ethylenglykolmischung

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Pat. Abstr. of Japan JP 10022177 *
Pat. Abstr. of Japan JP 10022177A

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010050040A1 (de) 2010-10-29 2012-05-03 Li-Tec Battery Gmbh Anordnung eines Elektrodenstapels einer elektrochemischen Energiespeichereinrichtung
WO2012055560A1 (de) 2010-10-29 2012-05-03 Li-Tec Battery Gmbh Anordnung eines elektrodenstapels einer elektrochemischen energiespeichereinrichtung

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